PID算法程序—位置式PID控制算法.doc

1、寸光阴不可轻由单片机组成的数字控制系统控制中，PID控制器是通过PID控制算法实现 的。单片机通过AD对信号进行采集，变成数字信号，再在单片机中通过算法实 现PID运算，再通过DA把控制量反馈回控制源。从而实现对系统的伺服控制。 位置式PID控制算法PID算法4ns G暦式p ID扌-制算法的衙化示® H上图的传递函数为:(2-1)在时域的传递函数表达式ffj J1、"(卄心 + j?(cr)rfo- + Td 1'' (2-2)对上式中的微分和积分进行近似卜何"丈來）地k和）一和T） 心江0z古T（2-3）式中n是离散点的个数于是传递函数可以简化

2、为:K 严） + 瓦乞+ Kd （附）一t=o（2-4）其中KTKT.亠"Tu(n)第k个采样时刻的控制；Kp 比例放大系数； K 积分放大系数； Kd 微分放大系数； T 采样周期。如果采样周期足够小，则(2-4 )的近似计算可以获得足够精确的结果，离 散控制过程与连续过程十分接近。(2-4)表示的控制算法直接按(2-1)所给出的PID控制规律定义进行计算 的，所以它给出了全部控制量的大小，因此被称为全量式或位置式PID控制算法 缺点：1) 由于全量输出，所以每次输出均与过去状态有关，计算时要对e(k)(k=0,1,n)进行累加，工作量大。2) 因为计算机输出的u(n)对应的是执行

3、机构的实际位置，如果计算机出现故障，输出u(n)将大幅度变化，会引起执行机构的大幅度变化，有可能 因此造成严重的生产事故，这在实际生产中是不允许的。位置式PID控制算法程序具体的PID参数必须由具体对象通过实验确定。由于单片机的处理速度和ram资源的限制，一般不采用浮点数运算，而将所有参数全部用整数，可大大提 高运算速度。这个程序只是一般常用pid算法的基本架构，没有包含输入输出处 理部分。/*=*/ typedef struct PID double SetPoi nt; double Proporti on; double In tegral;double Derivative; doub

4、le LastError;/ 设定目标 Desired value/ 比例常数 Proportional Const/ 积分常数 Integral Const/ 微分常数 Derivative Const/ Error-1double PrevError;double SumError; PID;/ Error-2/ Sums of Errors/*=PID计算部分=*/double PIDCalc( PID *pp, double NextPoi nt )double dError, Error;Error = pp->SetPoi nt - NextPoi nt;/ 偏差pp->

5、;SumError += Error;/积分dError = Error - pp->LastError;/当前微分pp->PrevError = pp->LastError;pp->LastError = Error;return (pp->Proporti on * Error/比例项+ pp->ln tegral * pp->SumError/积分项+ pp->Derivative * dError/);微分项/*:In itialize PID Structure PID参数初始化=*/void PIDI nit (PID *pp)mem

6、set ( pp,0,sizeof(PID);/*=Mai n Program 主程序double sen sor (void)/ Dummy Sen sor Fun cti onvoid actuator(double rDelta) / Dummy Actuator Function void ma in (void)PID sPID; / PID Control Structuredouble rOut; / PID Respo nse (Output)double rIn; / PID Feedback (I nput)PIDInit ( &sPID );/ Initialize StructuresPID.Proportio n = 0.5;/ Set PID Coefficie ntssPID.I ntegral = 0.5;sPID.Derivative = 0.0;sPID.SetPoi nt = 100.0;/ Set PID Setpoi ntfor (;) / Mock Up of PID Process ingrln = sen sor ();/ Read